问题
计算题
如图所示的直角坐标系中,在直线x=-d到y轴区域内存在着水平向右的匀强电场E1;在直线x=d到y轴区域存在着两个大小均为E2、方向相反的有界匀强电场,其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向,x轴下方的电场方向沿y轴正方向。在电场左边界上A1(-d,d)到C(-d,0)区域内,连续分布着电量为+q、质量为m的粒子,且均处于静止状态。若处于A1点的粒子,在电场力作用下,能恰好从右边电场的边界A2(d,-d)处沿x轴正方向射出电场,其轨迹如图。不计粒子的重力及它们间的相互作用。
求:(1)匀强电场的电场强度E1与E2之比;
(2)在A1C间还有哪些位置的粒子,通过电场后也能沿x轴正方向运动。
答案
(1) (2)
(n=1,2,3……)
题目分析:(1)A1点粒子 在y轴左边做匀加速直线运动由动能定理得到 (2分)
A1点粒子 在y轴右边做类平抛运动得到
(1分)
(1分)
(2分)
联立以上各式得到
(2分)
(2)设距x轴的距离为y的粒子通过电场后也能沿x轴正方向运动
则第一次到达x轴的位置距原点为(n=1,2,3……) (1分)
时间为 (1分)
(n=1,2,3……)(2分)
点评:本题学生明确粒子在y轴右边运动,若粒子通过电场后也能沿x轴正方向运动,满足从第一象限到第四象限具有对称性,所以位置为多解。